六方氮化硼粉末及其製備方法
2023-04-28 20:55:31
專利名稱：六方氮化硼粉末及其製備方法
技術領域：
本發明涉及六方氮化硼粉末及其製備方法。更具體地，本發明涉及具有改善的熱傳導性和電絕緣性的六方氮化硼粉末及其製備方法。
現有技術六方氮化硼(h-BN)粉末廣泛用於包括固體潤滑劑、玻璃用脫模劑、絕緣和熱消散材料以及化妝品材料在內的多種領域。例如，通過在較低溫度下使諸如硼酸或硼酸鹽的硼化合物與諸如尿素或胺的氮化合物反應以產生具有低結晶度的粗糙h-BN粉末、然後在較高溫度下加熱由此獲得的粗糙h-BN粉末以長出JP-A 09-295801中公開的晶體，從而常規製備這類上述的六方氮化硼粉末。通常，h-BN粉末具有類似於石墨的層狀結構，並且表現出作為電材料的有利特徵， 例如⑴高熱導率和良好的熱消散性質；⑵良好的電絕緣性和高介電強度；以及(3)陶瓷中的最低介電常數。人們現在注意到例如通過向諸如環氧樹脂、矽橡膠等的樹脂材料加入h-BN而產生的具有優異熱導率(熱消散性質)和電絕緣性的板和帶。當h-BN粉末用於上述這類應用時，h-BN粉末對於樹脂的可置換性，即h-BN粉末對於樹脂的填充性顯著影響了熱導率。因此，期望改進h-BN粉末的填充性以實現令人滿意地高熱導率。然而，常規h-BN粉末的填充性是不令人滿意的，通過向樹脂添加這類常規h-BN粉末而產生的板或帶的熱導率通常不滿足客戶所需的水平。為了解決上述問題，本發明的發明人以前開發了新型六方氮化硼粉末，如JP-A 2007 308360所公開的，其中將初級顆粒的尺寸(長邊長度)、初級顆粒的長邊長度與短邊長度的比、次級(聚集的)顆粒的尺寸等控制在最佳範圍。然而，考慮到絕緣板在近年來越來越薄，則存在下列問題不利的降低電絕緣性的導電物質仍然顯著存在於h-BN中；h-BN的聚集顆粒傾向於在組合材料製備過程中破裂，這是不期望的；以及h-BN大量包含降低h-BN熱導率的空隙。因此，亟需進一步改善六方氮化硼粉末的填充性並進一步降低作為雜質而包含在粉末中的導電物質。
發明內容
本發明要解決的問題由於JP-A 2007 308360中公開的六方氮化硼粉末的發展，已經改進了六方氮化硼粉末的填充性和熱導率。本發明涉及改進JP-A 2007 308360中公開的六方氮化硼粉末，並且其目的是提供六方氮化硼粉末，其中將聚集顆粒的形狀製成比JP-A2007 308360更加接近球形以改進粉末的填充性和強度，並且h-BN的純度比JP-A 2007 308360提高以成功改進h_BN粉末填充的熱消散板等的電絕緣性和穩定閾值電壓。
此外，本發明的另一目的是提供六方氮化硼粉末，其中控制h-BN粉末中作為雜質而殘留的狗的形狀，或者更具體地，與JP-A 2007308360相比，使其更接近球形以最終減少殘留狗的容許量。解決問題的方法下文中，將描述實現本發明的歷史。最好使粉末顆粒形狀為球形，這有利於改善填充性，並且由此改善h-BN粉末的熱導率。然而，不能通過常規方法製造令人滿意的球形的 h-BN粉末顆粒。作為製備球形h-BN粉末顆粒的方法，已經建議了將h-BN粉末在製備後進行分別預設的製備球形粉末顆粒的操作。然而，該方法是不利的，不僅需要額外的操作，而且製備成本增加(參見JP-A 11 277515)。此外，在前述常規生產方法中，由於作為B4C原材料的硼酸包含狗成分(Fe2O3)以及源自在生產B4C後的聚集-粉碎過程中使用的粉碎設備的狗，所以含量超過容許值的狗不可避免地混合(約IOOOppm)在h-BN粉末中。因此，在常規方法中，產生h_BN粉末後通過磁分離、酸洗處理等除去狗。然而，這樣的!^e去除處理使得整個生產過程複雜化並且增加了生產成本。因此，這樣的狗去除操作具有可靠性的問題。對於上述情況，本發明的發明人進行了緊張的研究以找到使h-BN粉末顆粒比常規方法更接近球形而不需要在產生粉末後的任何單獨粉碎過程的方法，並且該方法也能夠使作為雜質混合在粉末中的1 含量降低。因此，本發明的發明人發現在h-BN粉末的生產過程中，在作為原材料的B4C的氮化過程中或在氮化操作之後的脫碳操作之後，通過進行減壓處理由蒸發有效除去了作為雜質的狗。此外，本發明人發現上述減壓處理不僅通過蒸發除去狗，而且如果一些狗仍然存在於h-BN粉末中，則使殘餘的！^成為球形且變為無害的。另外，本發明人還發現當進行上述減壓處理時，獲得的h-BN粉末的聚集顆粒體比現有技術中的密度更大且更接近球形，由此該粉末穩定地表現出增加的強度和顯著高的堆積密度(0. 5g/cm3 至 1. Og/cm3)在上述發現的基礎上設計本發明。具體地，本發明的主要特點如下。1.六方氮化硼粉末，其特徵在於初級顆粒的長直徑(D)與厚度(d)的比(D/d)為5至10 ；初級顆粒製備的聚集顆粒體的平均顆粒直徑(D5tl)為2 μ m至200 μ m (包括2 μ m 和200 μ m)；以及粉末的堆積密度為0. 5g/cm3至1. Og/cm3。2.如上述項1所述的六方氮化硼粉末，其中所述聚集顆粒體的平均顆粒直徑(D5tl) 和空隙比分別為20μπι至80μ (包括20μπι和80 μ m)和不大於50%。3.如上述項1或2所述的六方氮化硼粉末，其中通過烘焙獲得所述聚集顆粒體。4.如上述項1至3中任一項所述的六方氮化硼粉末，其中粉末強度為至少0. 4，條件是由所述聚集顆粒體的一種平均顆粒直徑與另一種平均顆粒直徑之比表示粉末強度；通過在0. 3MPa的壓力下注射六方氮化硼粉末並且在乾燥條件下測量注射後所述聚集顆粒體的顆粒直徑以計算所述聚集顆粒體的平均顆粒直徑，從而獲得所述一種平均顆粒直徑；以及通過在0. OlMPa的壓力下注射六方氮化硼粉末並且在乾燥條件下測量注射後所述聚集顆粒體的顆粒直徑以計算所述聚集顆粒體的平均顆粒直徑，從而獲得所述另一種平均顆粒直徑。5.如上述項1至4中任一項所述的六方氮化硼粉末，其中作為雜質包含在所述六方氮化硼粉末中的狗含量不高於500ppm，並且!^e以直徑不大於50 μ m的球形顆粒形式存在。6.製備六方氮化硼粉末的方法，其特徵在於所述方法包括步驟在氮分壓為至少的氮氣下，在1800°C至2200°C的溫度下，使碳化硼進行氮化處理；向通過所述氮化處理獲得的產物中添加化03和/或其前體；在非氧化氣氛下，在1500°C至2200°C的溫度下，使所述混合物進行脫碳處理；以及對通過所述脫碳處理獲得的產物進行粉碎，並對其進行粒度分類以獲得六方氮化硼粉末，其中在所述氮化處理期間或在所述脫碳處理之後進行使熔爐內壓保持在小於等於IOOkPa的減壓過程。7.如上述項6所述的製備六方氮化硼粉末的方法，其中在小於等於SOkPa的減壓氣氛下進行所述減壓過程。發明效果根據本發明，h-BN粉末的聚集顆粒體的形狀能夠為更接近球形，並且因此該粉末能夠比常規h-BN粉末密度更大。因此，粉末強度增加，填充性以及熱導率改善，介電常數在本發明的h-BN粉末中是穩定的。此外，根據本發明，不僅能夠有效除去保留在h-BN粉末中的Fe，而且如果一些!^e 存在於h-BN粉末中，則殘留的!^e能夠為球形且為無害的，從而粉末的電絕緣性得到改善。 另外，因為降低h-BN粉末耐壓的!^e以具有較小的最大尺寸的球形顆粒形式存在，所以耐壓是穩定的。附圖簡述
圖1是示出六方氮化硼粉末的生產過程的流程圖。圖2(a)_2(c)是示出在本發明氮化處理期間通過進行減壓操作由蒸發除去作為雜質存在於B4C粉末中的狗的過程的圖。圖3是在脫碳處理後的BN顆粒的顯微照片。圖4是在脫碳處理後的BN顆粒的另一顯微照片。圖5是在脫碳處理後的BN顆粒的又一顯微照片。圖6是示出在氮化處理期間進行減壓操作的情況下最佳熱經歷和減壓條件的圖。圖7是示出h-BN粉末的空隙比、溶劑密度和強度之間關係的圖。
圖8是示出空隙比和熱導率之間關係的圖。本發明的最佳實施方式下文將詳細地描述本發明。首先，描述將本發明六方氮化硼粉末顆粒的形狀等限制在上述範圍內的原因。初級顆粒的長直徑與厚度的比5至10。在實際生產中難以將初級顆粒的長直徑 (D)與厚度(d)的比(D/d)設置為小於5。另一方面，平均超過10的比(D/d)導致顆粒的明確朝向，降低聚集粉末體的密度(即，增加空隙比)。因此，將該比(D/d)限制在5至10 的範圍內。D/d優選在6至9的範圍內。初級顆粒的長直徑⑶和厚度(d)分別優選為2μπι至8μπι禾Π0. Iym至1.6μπι。由初級顆粒製備的聚集顆粒體的尺寸聚集顆粒體的平均顆粒直徑(D5tl)為2 μ m 至 200 μ m(包括 2 μ m 禾口 200 μ m) O當平均顆粒直徑(D5tl)表示的初級顆粒製備的聚集顆粒體的尺寸小於2 μ m時，實際已經將聚集體粉碎為初級顆粒並且最終為鱗狀結構，不能保留為聚集顆粒體。當平均顆粒直徑(D5tl)超過200 μ m時，聚集體不能可靠地保留其形狀，由此易於生產過程期間的磨損粉碎，因此粒度變化。此外，將平均顆粒直徑(D5tl)表示的由初級顆粒製備的聚集顆粒體的尺寸限定於D5。為2μπι至200μ (包括2μπι禾口 200 μ m)並且優選為5 μ m至100 μ m(包括 5 μ m禾口 100 μ m)。D5tl更優選為20 μ m至80 μ m(包括20 μ m禾口 80 μ m)，因為當D5tl滿足該顆粒直徑的最佳範圍時，空隙比跌至小於等於50%，並使聚集顆粒體的密度顯著變大。雖然未特別規定空隙比的下限，但空隙比的實際下限為約10%，因為難以完全消除晶粒各向異性生長的h-BN中的空隙。能夠通過使用水銀測孔計檢測微孔體積來測定聚集顆粒體的空隙比。初級顆粒製成的聚集顆粒體的堆積密度0. 5g/cm3至1. Og/cm3。當初級顆粒製成的聚集顆粒體的堆積密度小於0. 5g/cm3時，h-BN粉末不足以加入到樹脂中。另一方面，堆積密度達到粉末最密集地填充的上限1. Og/cm3。因此，初級顆粒製成的聚集顆粒體的堆積密度要設定在0. 5g/cm3至1. Og/cm3,並且更優選為0. 6g/cm3至 0. 9g/cm3。粉末強度至少0. 4。在本發明中，能夠使聚集顆粒體具有令人滿意地球形和密度。因此，能夠將粉末強度設定為至少0.4，條件是粉末強度由聚集顆粒體的一種平均顆粒直徑與另一種平均顆粒直徑的比表示；通過在0. 3MPa的壓力下注射六方氮化硼粉末並在乾燥條件下測量注射後聚集顆粒體的顆粒直徑以計算聚集顆粒體的平均顆粒直徑來獲得一種平均顆粒直徑；並且通過在0. OlMPa的壓力下注射六方氮化硼粉末並在乾燥條件下測量注射後聚集顆粒體的顆粒直徑以計算聚集顆粒體的平均顆粒直徑來獲得另一種平均顆粒直徑。在h-BN的情況下，其粉末強度表達為在顆粒生長過程期間的顆粒彼此結合。應當注意，在本發明的方法中，粉末強度的上限為約0. 85，因為上述顆粒結合與除去CO形式的碳的反應同時發生。通過JP-A 09四5801中公開的方法獲得的、通過本發明規定的粉末強度檢測方法分析的六方氮化硼粉末的粉末強度僅為約0. 2。在本發明中，「初級顆粒」表示組成每一鱗狀結構的單一顆粒。此外，「聚集顆粒體」表示作為初級顆粒聚集體的次級顆粒，其中兩個或多個初級顆粒互相化學連接。在本發明的BN粉末中，至少60 %的粉末以聚集顆粒體的形式存在。由於脫落等導致的微粉末產生越少越好。含量超過20%的微粉末存在可能降低填充劑性質。因此，聚集顆粒體與作為整體的粉末的比例優選為至少80%。聚集顆粒體的比例上限為約97%，因為某些聚集顆粒體由於通過粉碎來進行的粒度調節而不可避免地被損壞。然後，將描述製備本發明的六方氮化硼粉末的方法。通常，如圖1的流程圖所示，通過依次在氮氣下烘焙作為原材料的碳化硼 4C)並使所得產物進行脫碳處理、粉碎和粒度分類來製備六方氮化硼粉末。本發明在B4C的氮化處理期間或在氮化處理後的脫碳處理之後特別地進行了減壓操作。下文將描述各個生產過程。首先，對於B4C的製備，作為原材料的硼酸(H3BO3)在非氧化氣氛下在較高溫度下與含碳材料反應，並將由此獲得的產物進行粉碎和粒度分類以獲得B4C粉末。4H3B03+7C — B4C+6H20+6C0通常用作上述含碳材料的焦炭包含作為雜質的！^。此外，源自粉碎設備的！^在粉碎操作中不可避免地混入B4C粉末中，因為由此合成的B4C是極硬的材料。這種狗汙染在用於本發明的B4C粉末中特別明顯，因為B4C粉末應當完全被粉碎以促進化學反應。然後在氮氣下烘焙(即，進行氮化處理)由此獲得的B4C粉末以通過下式(1)的反應獲得BN粉末。(1/2)B4C+N2 ^ 2BN+(1/2)C ...(1)足夠高的氮分壓和溫度是為了使上述反應順利進行所必須的。氮分壓必須為至少 5kPa並且烘焙溫度為1800°C至2200°C，優選為1900°C至2100°C。低於5kPa的氮分壓減慢了氮化反應，由此延長了反應完成所需時間。因此，具有較高氮分壓的氣氛對於促進氮化反應是有效的。基於處理高壓氣體的安全原因，氮分壓的上限為約lOOOkPa。烘焙溫度低於1800°C減慢反應時間。烘焙溫度高於2200°C導致逆反應並最終停止氮化反應。鑑於反應性，不特別限制作為原材料的B4C粉末的粒度，但是將其設定為不大於1000 μ m(並且優選不小於2 μ m)。然後使通過上述方法獲得的BN粉末進行脫碳處理以除去存在於BN粉末中的碳。 在脫碳處理中，將BN粉末與化03和/或其前體混合(下文中化03和/或其前體偶爾可以稱為"B2O3等」)，使得通過下式O)的反應除去CO (氣體)形式的殘留C。2BN+(1/2) C+(1/2) B2O3 ^ 2BN+(1/2)C0 +(1/2) B2O2 — (2)上述脫碳處理優選在非氧化氣氛下並在下列條件下進行，溫度1500°C至 22000C (優選為1800°C至2200°C )，時間至少一小時(優選為至少6小時並且不長於15 小時)。足夠高的溫度和足夠長的處理時間導致成功地將BN粉末中的碳含量降低至0. 5% 質量比或更低(優選為0.2%質量比或更低)。根據現在的生產方法，碳含量不能被降低為低於0.01%質量比。正常的壓力滿足脫碳處理期間的要求。諸如BN粉末和「化03等」的氮化材料優選通過使用諸如V-混合器的幹型混合設備在上述脫碳處理中互相混合，即使可以通過在球磨中添加溶劑而以溼法來進行混合。進行混合直到混合物達到均勻狀態。具體地，進行混合直到混合物外表上表現出均勻灰色。B2O3的前體為硼化合物，其能夠通過加熱被轉化為化03，並且前體的具體實例包括硼酸、原硼酸、偏硼酸、四硼酸等的銨鹽。在"B2O3等」，即化03及其前體的這些實例中化03為特別優選的。通過上述通式O)的反應除去一氧化碳形式的在製備BN粉末期間產生的副產物碳。通式O)的反應在等於或高於1500°C的溫度下進行。B2O3的蒸發在等於或高於 1600°C的溫度下進行。由於通式(2)的反應和B2O3的蒸發都涉及氣體產生，所以，由此產生的氣體的有效除去促進了有效地反應和蒸發。本發明在B4C的氮化處理期間或上述氮化處理後的脫碳處理之後特別地進行減壓操作，由此產生密度大的BN粉末，有效除去BN中的狗並使殘留狗的形狀為球形並由此使殘留狗變為無害的。下文將詳細描述本發明的上述典型特徵。用於B4C製備的硼酸材料包括作為雜質的i^203、Ca0、Si02、Al203等。在這些雜質中，如果它們存在於BN粉末中，只要其含量小於5%，則電絕緣性CaO、SiO2^Al2O3等就不特別引起問題。然而，這些氧化物雜質的含量越小，則能更好地令人滿意地實現h-BN特性。能夠通過使用可商購的高純度硼酸材料將這類上述氧化物雜質含量降低至0. 01%。相反，優選儘可能大量除去!^e2O3，因為!^e2O3是導電的。當!^e2O3含量超過500ppm 時，h-BN的電絕緣性變差。因此，優選將FiJ2O3含量設定為不高於500ppm。具體地，能夠通過將!^e2O3含量設定為不超過250ppm來穩定地保持良好的電絕緣性。雖然邊界值依賴於材料中的狗含量，但是!^e2O3含量的下限通常為20ppm，因為在粒度分類操作中狗少量混合入產物中。作為雜質的!^e以圖2A所示的狀態存在於B4C粉末中。在氮化處理中除去！^的情況下，例如優選在B4C開始與N反應期間通過使B4C進行脫碳操作由蒸發除去狗。通常將溫度設定在1800°C至2200°C。氣流的供應優選促進了狗蒸汽的釋放。當N2氣體滲透B4C並且在上述氮化處理期間開始產生BN顆粒時，觀察到圖2B所示的狀態，其中狗作為雜質存在於BN顆粒間的空隙中。圖2B中，每一 BN顆粒周圍的小黑點為碳。使為圖2B所示狀態的BN顆粒進行減壓操作導致了通過顆粒間的空隙由蒸發有效除去BN顆粒間的狗。此外，如果某些!^e存在於BN顆粒間而沒有通過減壓操作除去，則通過減壓使這樣的殘留狗的形狀為球形，而確保BN的電絕緣性，並使BN的耐壓穩定。關於上述減壓操作，將氮氣下的熔爐內壓設定為低於環境壓力，即低於IOOkPa,以滿足要求。通過這種處理將BN粉末中的狗含量減少至500ppm或更低。也通過將BN粉末中的狗濃度降低至優選為400ppm或更低並更優選降低至250ppm或更低來改善BN粉末的耐壓性質。更具體地，加壓操作期間的熔爐內壓優選為SOkPa或更低，更優選為60kPa或更低。促進了通過蒸發除去狗，並能夠通過將熔爐內壓降低至上述範圍內來進一步減少由此殘留的狗。然而，根據現在的生產方法，！^濃度的下限為50ppm。關於熔爐內壓的下限， 20kl^滿足實際操作的要求，雖然界限依賴於熔爐容量。圖3至5分別示出上述處理後BN顆粒的顯微照片。
圖3和4分別示出源自B4C的Fe，在照片中!^e存在於BN顆粒間，看起來為白色， 並且已經形成球形。圖5示出源自粉碎設備(槌機)的狗(白色物質)，其中狗通常已經分散在照片中的區域。能夠通過進行類似於不在氮化操作而在此後脫碳操作中描述的減壓操作來除去 BN中的狗。然而，在脫碳操作中進行減壓操作的情況下，在完成脫碳反應後需要進行減壓操作，因為在脫碳反應之前和期間進行減壓處理將導致缺點，即增加了脫碳所不可避免的化03等的蒸發損失。在脫碳操作中進行減壓操作的情況下。溫度通常保持在1500°C至 2000°C。供應氣流也有效地促進了這種情況下狗蒸汽的去除。然後使由此獲得的BN塊進行粉碎和粒度分類以產生BN粉末。能夠通過充分進行上述減壓操作(例如，1至15小時)將BN粉末中的!^e濃度以穩定方式降低至500ppm或更低。此外，根據本發明，能夠以均勻方式有效除去存在於BN顆粒間的Fe，由此單質形式的殘留狗減少其體積，降低球形！^的直徑因此能夠有效防止狗導致的電絕緣性降低。 球形狗的直徑優選不大於50 μ m。可能的直徑下限為0. 2 μ m。另外，根據本發明，能夠在B4C的氮化操作中或氮化操作後的脫碳操作之後以均勻方式通過進行減壓操作有效除去殘留的B2O3，因此獲得的h-BN粉末強度增加，並且以穩定方式獲得為0. 5g/cm3至1. Og/cm3的h_BN粉末的較高堆積密度。將根據本發明獲得的BN粉末的初級顆粒的長直徑與厚度的比與通過常規方法獲得的BN粉末的初級顆粒的長直徑與厚度的比相比較，本發明得到的比例為5至10，而常規方法得到的比例為11至15.因此，結論為本發明的BW粉末與現有技術中相比更接近球形。能夠通過測量來自電子顯微照片的初級顆粒的長直徑和厚度，分別計算長直徑和厚度的平均值，並獲得長直徑平均值與厚度平均值的比例來測定BN粉末的初級顆粒的長直徑與厚度的比。
實施例下文將描述本發明的實施例。實施例1使用44 μ m篩篩選可商購的碳化硼粉末(純度98%質量比)。將由此篩選的原材料(101. Sg)裝入碳坩堝(內直徑90mm，高度100mm)中並在氮氣下，在恆定的熔爐內壓下，並在溫度2000°C，時間10小時的條件下進行烘焙(進行氮化處理)。在上述烘焙或氮化處理中，如圖6所示，當熔爐溫度達到等於或高於1800°C的溫度時，進行將熔爐內壓保持在lOOltfa或更低的減壓操作。通過烘焙獲得的每一樣本產物的產量為176. 6g。收集69. 3g通過烘焙獲得的每一樣本產物，並將其與35. 2g可商購的B2O3混合。 使用內容積為IL的V-混合器並在IHz條件下旋轉混合器30分鐘，從而進行混合。將通過混合獲得的粉末狀混合物裝入碳坩堝(內直徑90mm，高度100mm)中並在氮氣流下在200(TC進行脫碳處理10小時，由此通過第二步烘焙獲得產物。通過第二烘焙獲得的產物為白色聚集顆粒體。作為將聚集顆粒體粉碎後進行的 X-射線衍射分析的結果，確定產品幾乎完全由h-BN組成。
根據紅外吸收方法通過使用管形電阻爐(Shimadzu Corporation生產)來測量產物粉末中的碳含量。另外，根據內部氣體推動加熱熔融導熱檢測，通過使用同步氧和氮分析儀 (HORIBA, Ltd.製造的「EMGA-550」)來測量產物粉末中的氧含量。此外，通過鄰二氮雜菲吸收光譜(JIS K 010 或酸溶解ICP-質譜來測量產物粉末中的狗含量，並且使用電子顯微照片來評價球形殘餘狗的狀態。具體地，分析電子顯微照片中直徑為至少10 μ m的狗的至少25個圖像，並且計算直徑平均值，由此估計球形狗的直徑。根據粒度對由此獲得的h-BN粉末分類以製備具有聚集粉末體的不同尺寸和不同堆積密度的多種粉末部分。然後分析聚集顆粒體的平均長直徑(D)、平均厚度(d)、平均顆粒直徑(D5tl)和空隙率，以及BN粉末產物的粉末強度和堆積密度。表1顯示分析結果。偶然地，h-BN粉末與樹脂的填充比例提高通常增加了粘度並促進了產物h-BN的空隙產生，由此可能損壞熱導率的改善，破壞電絕緣性，因此最終降低產品h-BN的耐壓性質。因此，使用每一 BN粉末樣品和樹脂以BN粉末的最大可能填充比例、即緊密地使混合物成型的最大粘度來製備複合板。環氧樹脂「Epicoat 807" (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.製造)用作樹脂，並且「Epicure 807」 (by Japan Epoxy Resin Co. ,Ltd.製備的改性脂環族胺-級固化劑)用作固化劑。以能夠緊密成型的最大的可能填充比例將每一 BN粉末樣本添加到樹脂中，將由此填充的BN粉末均勻分散在樹脂中，並且將混合物塑造成板， 使得由該板來產生檢測的試驗片。分析由此製備的每一複合板的熱導率和耐壓性質。此外，分析每一 BN粉末樣本的雜質濃度和球形狗直徑。這些分析結果以組合形式顯示在表2中。評價各個物理性質的方法如下。(1)堆積密度在105°C下乾燥每一粉末樣本直到觀察到重量沒有其他變化。精確稱量3. Og乾燥樣品，並將其裝入20ml標有刻度的試管。將試管放置在有蓋的支持物上，並從45mm高的位置以1次跌落/2秒的速率跌落400次。然後，讀取體積以計算粉末樣本的堆積密度。(2)熱導率從每一成型板切下試驗片(直徑10mmX厚度2mm)用於檢測板的熱導率。通過雷射閃光法檢測試驗板的熱導率(3)耐壓在樣本厚度0. 4mm和電壓增速lkV/seC的條件下測量耐壓形式的固體電絕緣材料的表示耐壓能力的電介質擊穿電壓(KV) (JIS C2110)。
權利要求
1.六方氮化硼粉末，其特徵在於初級顆粒的長直徑⑶與厚度⑷的比(D/d)為5至10 ；由所述初級顆粒製備的聚集顆粒體的平均顆粒直徑(D5tl)為2μπι至200μπι(包括2μπι 和200 μ m)；以及所述粉末的堆積密度為0. 5g/cm3至1. Og/cm3。
2.如權利要求1所述的六方氮化硼粉末，其中所述聚集顆粒體的平均顆粒直徑(D5tl)和空隙比分別為20μπι至80μ (包括20μπι和80 μ m)和不大於50%。
3.如權利要求1或2所述的六方氮化硼粉末，其中通過烘焙獲得所述聚集顆粒體。
4.如權利要求1至3中任一權利要求所述的六方氮化硼粉末，其中粉末強度為至少 0.4，條件是:由所述聚集顆粒體的一種平均顆粒直徑與另一種平均顆粒直徑之比表示粉末強度； 通過在0. 3MPa的壓力下注射六方氮化硼粉末並且在乾燥條件下測量注射後所述聚集顆粒體的顆粒直徑以計算所述聚集顆粒體的平均顆粒直徑從而獲得所述一種平均顆粒直徑；以及通過在0. OlMPa的壓力下注射六方氮化硼粉末並且在乾燥條件下測量注射後所述聚集顆粒體的顆粒直徑以計算所述聚集顆粒體的平均顆粒直徑從而獲得所述另一種平均顆粒直徑。
5.如權利要求1至4中任一權利要求所述的六方氮化硼粉末，其中作為雜質包含在所述六方氮化硼粉末中的狗的含量不高於500ppm，並且!^e以直徑不大於50 μ m的球形顆粒形式存在。
6.製備六方氮化硼粉末的方法，其特徵在於所述方法包括下列步驟在氮分壓為至少5kPa的氮氣下，在1800°C至2200°C的溫度下，使碳化硼進行氮化處理；向通過所述氮化處理獲得的產物中添加化03和/或其前體； 在非氧化氣氛下，在1500°C至2200°C的溫度下，使所述混合物進行脫碳處理；以及對通過所述脫碳處理獲得的產物進行粉碎，並進行粒度分類以獲得六方氮化硼粉末， 其中在所述氮化處理期間或在所述脫碳處理之後進行使熔爐內壓保持在小於等於 IOOkPa的減壓過程。
7.如權利要求6所述的製備六方氮化硼粉末的方法，其中在小於等於SOkPa的減壓氣氛下進行所述減壓過程。
全文摘要
公開了h-BN粉末，其中在BN粉末中，將初級顆粒的長軸直徑和厚度的比控制為5-10，將以平均顆粒直徑(D50)表示的初級顆粒的集料粒度控制為2-200μm，並且將堆積密度控制為0.5-1.0g/cm3以便給出初級顆粒聚集體的低孔隙度，並且改善顆粒間的結合力，由此實現良好的填充性質以及高熱導率。
文檔編號C01B21/064GK102574684SQ20108004504
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月8日 優先權日2009年10月9日
發明者鄉原大成, 日和佐章一, 越田孝久 申請人:水島合金鐵株式會社